Evaluering av energibesparende tiltak i yrkesbygg - I et teknisk-økonomisk bærekraftsperspektiv basert på europeiske og nasjonale krav

Abstract

Energieffektivisering av eksisterende yrkesbygg er en sentral utfordring mot målet om å redusere energiforbruket og klimagassutslippene fra bygningsmassen i Norge og EU. Med bakgrunn i EU-direktiver og bygningsenergidirektivet, har Stortinget forpliktet seg til å redusere forbruket i Norges byggemasse med 16 %. Den totale bygningsmassen i Norge står for et forbruk på 63 TWh årlig, der yrkesbygg er ansvarlig for 30 TWh alene.

Denne bacheloroppgaven tar utgangspunkt i hovedkontoret til Energima Gruppen, heretter kalt Energimahuset. Selskapet tilbyr energieffektiviserende løsninger til yrkesbygg gjennom blant annet oppgradering av ventilasjonsanlegg, installasjon av solceller og optimalisering av energibruk og drift.

Hensikten med oppgaven har vært å analysere i hvilken grad energimerkeordningen og EUs bygningsenergidirektiv, er effektive virkemidler for å oppnå energieffektivisering i Energimahuset. Analysen av tiltakene har hatt fokus på direkte energibesparelse, samt økonomiske og bærekraftige konsekvenser for Energima og Energimahuset.

Gjennom simuleringsverktøyet Simien Pro er det gjennomført beregninger for to ulike tiltakspakker bestående av flere enkelttiltak. En pakke bestående av varmepumpe og vannbåren varme (VP-pakken) og en pakke med fjernvarme og vannbåren varme (FV-pakken). Begge pakkene inkluderer installasjon av solceller og utskifting av vinduer i store deler av bygningskroppen. Simuleringene gjort i Simien har dannet grunnlaget for resultatene presentert, med fokus på energiforbruk og økonomiske analyser, med nøkkeltall som nåverdi og inntjeningstid. I tillegg er det benyttet SimaPro for enda grundigere analyse av tiltakenes klimapåvirkning på pakkenivå.

Resultatene viser at med den nye energimerkeordningen, går Energimahuset fra energimerke E til B med begge tiltakspakkene. Størst årlig energibesparelse og reduksjon i energikostnader og årlige utslipp oppnås med VP-pakken. Derimot har FV-pakken best total klimaregnskap med en reduksjon på 146 tonn CO2e over livsløpet, mot en økning på 246 tonn for VP-pakken.

Begge pakkene fremstår som ulønnsomme med negativ nåverdi. VP-pakken har størst årlig kostnadsbesparelse, men fremdeles betydelig lavere nåverdi enn FV-pakken. Dermed er det FV-pakken som fremstår som det beste alternativet både økonomisk og bærekraftsmessig.

Individuelle tiltak kan også alene være et alternativ, og blant de simulerte tiltakene fremstår solcelleanlegg som det mest fordelaktige alternativet. Oppgradering til behovsstyrt ventilasjon (VAV) ble gjennomført i 2023, og tiltaket kan dermed analyseres basert på faktisk målte verdier. Det fremstår som det beste enkelttiltaket analysert i denne oppgaven.

Helhetlig tilsier resultatene i oppgaven at bygningsenergidirektivet kan medføre stor rehabilitering av Norges bygningsmasse for å møte krav om spesifikk energiytelse innen 2030, og senere 2050. Den nye energimerkeordningen vil omfordele bygningsmassen over karakterskalaen, og en ny vektingsfaktor for fjernvarme kan føre til vesentlige endringer i karakter for bygg med dette som oppvarmingskilde.

Valg av tiltak påvirkes i stor grad av ønsket om å imøtekomme skjerpede krav til energibruk som kan innføres i årene fremover, samt av strengere reguleringer, økt tilgang på støtteordninger og andre insentiver fra myndighetene. Vurdering av støtteordning indikerer at den største pådriveren for gjennomføring av energi- og utslippsreduserende tiltak er skjerpede krav, da eksisterende støtte ikke utgjør en vesentlig del av investeringskostnaden.

Energimerkeordningen og EUs bygningsenergidirektiv bidrar til økt energieffektivisering i Energimahuset, samtidig som begge tiltakspakker og samtlige simulerte enkelttiltak fremstår ulønnsomme. Oppgradering til behovsstyrt ventilasjon fremstår derimot som både økonomisk og bærekraftsmessig gunstig. Resultatene viser at enkelte energibesparende tiltak kan påvirke klimaregnskapet til bygget negativt.

Energy effectivization of existing commercial buildings is a central obstacle for the goal of reducing the energy consumption and greenhouse gas emissions from the building stock, in Norway and the EU. Taking into account EU directives, mainly the Energy Performance of Buildings Directive (EPBD), the Norwegian government has committed to a 16 % reduction in energy use across the national building stock. The total energy consumption in Norwegian buildings amounts to 63 TWh annually, of which commercial buildings are responsible for 30 TWh.

This bachelor's thesis is based on Energimahuset, the main office building of Energima Gruppen. The company offers energy-related solutions for commercial buildings, such as upgraded ventilation, installation of solar panels, and optimization of energy use and operation.

The purpose of this thesis has been to analyse the degree to which the Norwegian Energy Performance Certificate system and the EPBD are effective instruments to improve energy efficiency at Energimahuset. The analysis of measures has been focused on direct energy savings, in addition to economic and environmental consequences for Energima and Energimahuset.

Through the use of the simulation tool Simien Pro, there have been performed calculations for two separate combination packages consisting of different energy measures. One of them contains the installation of a heat pump and hydronics (HP-package), while the other contains district heating and hydronics (DH-package). Both packages include the installation of solar panels and the replacement of windows in large sections of the building. The simulations performed in Simien form the basis for the results presented in this study, with a focus on energy use and economic analysis including key results such as net present worth and payback period. In addition, the program SimaPro has been used to perform a more thorough analysis of the measures' environmental impact.

The results show that both combinations of measures raise the energy performance certificate of the building from an E to a B. The combination of measures with the largest yearly energy savings, reduction in energy costs, and emissions is the HP-package. In contrast, the DH-package has the best reduction in greenhouse gas emissions over its lifetime, at 146 tons of CO2e, compared to an increase of 246 tons for the HP-package.

Both packages are calculated to be unprofitable, with negative net present worths. The HP-package has the greatest yearly energy savings, while having a significantly lower net present worth than the DH-package. As such, the DH-package seems to be the best alternative when considered economically and environmentally.

Individual measures may also serve as viable alternatives, and among the simulated options, the installation of solar panels appears to be the most beneficial. An upgrade to VAV ventilation was implemented in Energimahuset in 2023, allowing this measure to be analysed using real, measured data. Among the individual measures assessed in this thesis, VAV appears to be the best alternative.

Overall, the results indicate that the EPBD can necessitate a large rehabilitation of the Norwegian building stock to meet specific demands on energy performance by 2030 and 2050. The new Energy Performance Certificate system will redistribute the building stock across the energy class scale, and a new weighting factor for district heating may lead to significant changes in the energy classification of buildings that utilize this energy source.

The choice of measure is affected by the desire to meet demands for energy use in the coming years, in addition to stricter regulations, increased access to aid and other incentives from the government. The evaluation of existing aid indicates that the largest driving force behind energy measures is increased demands, as existing aid does not constitute a significant part of the investment cost.

The Energy Performance Certificate system and the EPBD contribute to increased energy efficiency at Energimahuset, while both combinations of measures and individual simulated measures appear unprofitable. The upgrade to VAV ventilation seems to be both economically and environmentally favourable. The results also show that certain energy-saving measures can contribute negatively to the lifetime emissions of the building.